氮化镓基蓝光发光二极管伽马辐照的1/f噪声表征

通过电离辐照对氮化镓基蓝光发光二极管器件有源区光/暗电流产生机制的研究, 建立了电离辐照减小发光二极管有效输出功率电学模型.通过电离辐照对氮化镓基蓝光发光 二极管器件有源区1/f噪声影响机制的研究, 建立了电离辐照增大发光二极管1/f噪声的相关性模型.在I < 1 μA 的小注入区,空间电荷区的复合电流随辐照剂量的增加而增加. 同时, 随着电离辐照产生缺陷的增加, 1/f噪声幅度增大. 在 I> 1 mA 的大注入条件下, 由于串联电阻的影响占主导地位,表面复合速率和电流随辐照剂量的增加而增加.同时, 随着电离辐照产生缺陷的增加, 1/f噪声幅度增大.根据辐照前后电流电压试验结果噪声测试结论, 证实了实验结论与理论推导结果的一致性. 在1 μA < I < 5×10^-5 A 的中值电流情况下, 由于高能载流子散射相关的迁移率涨落与辐照新增缺陷引起的载流子数涨落竞争机制, 随着辐照剂量增大, 1/f噪声在频域变化没有明显规律. 但是, 通过1/f噪声时域多尺度熵复杂度分析方法, 得出随着辐照剂量增大, 1/f噪声时域多尺度熵复杂度的结果. 最终证实1/f噪声幅度可以敏感地反映小注入和大注入情况下氮化镓基蓝光发光二极管电离辐照的可靠性. 噪声幅值越大, 则说明辐照感应N_it越高, 暗电流相关的复合电流越大, 光电流相关的扩散电流比例减少, 使得器件发光效率、光输出功率等性能参数下降, 继而影响器件可靠性, 造成失效率显著增大. 1/f噪声时域多尺度熵复杂度可以敏感地反映中值电流情况下氮 化镓基蓝光发光二极管的电离辐照可靠性.多尺度熵复杂度越大, 则说明辐照感应越多, 复合电流越大,器件可靠性越差.本文结论提供了一种基于 1/f噪声的氮化镓基蓝光发光二极管电离辐照可靠性表征方法. 关键词： f噪声')" href="#">1/f噪声 电离辐照 氮化镓基蓝光发光二极管     

宽范围偏置电流下的GaAlAs红外发光二极管1/f噪声特性

在宽范围偏置条件下,测量了GaAlAs红外发光二极管(IRLED)的低频噪声,发现1/f噪声幅值与偏置电流的γ次方成正比,在小电流区,γ≈1,在大电流区γ≈2.基于载流子数涨落和迁移率涨落机制建立了一个GaAlAs IRLED 1/f噪声模型,该模型的分析表明,低电流区GaAlAs IRLED的1/f噪声源于体陷阱对载流子俘获和发射导致的扩散电流涨落,高电流区的1/f噪声源于结空间电荷区附近氧化层陷阱对该处表面势的调制而引起载流子表面复合速率的涨落.该研究结果为1/f噪声表征GaAlAs IRLED的可靠性提供了实验基础与理论依据.     

光电耦合器件闪烁噪声模型

对电应力前后光电耦合器件的闪烁噪声（1/f噪声）进行了实验和理论研究.实验发现,应力前后1/f噪声幅值随偏置电流均有相同的变化规律：在低电流区,1/f噪声幅值与偏置电流成正比,在高电流区,1/f噪声幅值与偏置电流的平方成正比,且应力后1/f噪声幅值增大了约7倍.理论分析表明,小电流时该器件的1/f噪声为扩散1/f噪声,大电流时为复合1/f噪声,应力在器件有源区诱生的陷阱是1/f噪声增大的根本原因.基于载流子数涨落和迁移率涨落机制,建立了一个光电耦合器件1/f噪声的定量分析模型,实验结果和模型符合良好.     

PbS红外探测器低频噪声物理模型及缺陷表征研究

为了表征PbS薄膜光导红外探测器的材料缺陷,详细推导了1/f和产生-复合(g-r)噪声物理模型,并由实验数据验证了模型的准确性. 利用1/f噪声与表面缺陷关系,计算了不同偏压下表面陷阱密度. 得到该值随偏压升高而增加,由此得出1/f噪声与所加偏压成正比变化,与实验测试结果相一致. 在此模型基础上,研究了g-r噪声与深能级缺陷特征参量的关系,提出由低频噪声表征缺陷激活能、简并因子、俘获截面等缺陷参数的方法. 关键词： 红外探测器 1/f噪声')" href="#">1/f噪声 噪声')" href="#">g-r噪声 缺陷     

N/P沟道MOSFET1/f噪声的统一模型

对n／p两种沟道类型、不同沟道尺寸MOSFET的1／f噪声特性进行了实验和理论研究.实验结 果表明，虽然nMOSFET的1／f噪声幅值比pMOSFET大一个数量级，但是其噪声幅值均表现出和 有效栅压的平方成反比、和漏压的平方成正比、和沟道面积成反比的规律.基于该实验结果 ，认为MOSFET的1/f噪声产生机理为位于半导体_氧化物界面附近几个纳米范围内的氧化层陷 阱通过俘获和发射过程与沟道交换载流子，在引起载流子数涨落的同时也通过库仑散射导致 沟道载流子迁移率的涨落.在这两种涨落机理的基础上，引入了氧化层陷阱的分布特征及其 与沟道交换载流子的隧穿和热激活两种方式，建立了MOSFET l／f噪声的统一模型.实验结果 和本文模型符合良好. 关键词： 1/f噪声 MOSFET 氧化层陷阱 涨落     

基于辐照前1/f噪声的金属-氧化物-半导体场效应晶体管潜在缺陷退化模型

基于金属-氧化物-半导体-场效应管(MOSFET)辐射损伤的微观机理,推导出了MOSFET经历辐照之后氧化层空穴俘获与阈值电压漂移之间关系的表达式.又根据MOSFET中1/f噪声产生的微观机理,建立了辐照之前MOSFET的1/f噪声功率谱幅值与阈值电压漂移量之间的定量关系,并通过实验予以验证.结果表明,辐照之前的1/f噪声功率谱幅值与辐照之后的阈值电压漂移量存在正比例关系,阈值电压漂移量可以反映出MOSFET内部的潜在缺陷的退化程度,因此,该模型有助于利用1/f噪声参量来表征MOSFET内部潜在缺陷的数量和严重程度.     

光电耦合器电离辐射损伤电流传输比1/f噪声表征

在研究光电耦合器电离辐射损伤机理基础上,分别建立光电耦合器电离辐射损伤电流传输比(CTR)表征模型和1/f噪声表征模型.结果表明CTR退化和噪声增加都归因于辐射后光敏三极管集电结和发射结处SiO₂/Si界面缺陷增多.根据CTR退化和噪声变化分别与辐射剂量的关系,建立起噪声变化与CTR退化之间的关系,辐照实验对表征模型正确性进行了验证.运用噪声变化与辐射剂量的关系,通过低剂量辐照实验可以预测高剂量辐射后光电耦合器退化程度,故可用于评价光电耦合器抗辐射能力. 关键词： f噪声')" href="#">1/f噪声 光电耦合器 缺陷 模型     

MOSFET辐照诱生界面陷阱形成过程的1/f噪声研究

基于界面陷阱形成的氢离子运动两步模型和反应过程的热力学平衡假设,推导了金属-氧化物-半导体-场效应晶体管(MOSFET)经历电离辐照后氧化层空穴俘获与界面陷阱形成间关系的表达式.利用初始1/f噪声功率谱幅值与氧化层空穴俘获之间的联系,建立了辐照前的1/f噪声幅值与辐照诱生界面陷阱数量之间的半经验公式,并通过实验予以验证.研究结果表明,由于辐照诱生的氧化层内陷阱通过与分子氢作用而直接参与到界面陷阱的建立过程中,从而使界面陷阱生成数量正比于这种陷阱增加的数量,因此辐照前的1/f噪声功率谱幅值正比于辐照诱生的界面陷阱数量.研究结果为1/f噪声用作MOSFET辐照损伤机理研究的新工具,对其抗辐照性能进行无损评估提供了理论依据与数学模型.     

MOSFET 辐照诱生界面陷阱形成过程的1/f噪声研究

基于界面陷阱形成的氢离子运动两步模型和反应过程的热力学平衡假设，推导了金属-氧化物-半导体-场效应晶体管(MOSFET)经历电离辐照后氧化层空穴俘获与界面陷阱形成间关系的表达式.利用初始1/f噪声功率谱幅值与氧化层空穴俘获之间的联系，建立了辐照前的1/f噪声幅值与辐照诱生界面陷阱数量之间的半经验公式，并通过实验予以验证.研究结果表明，由于辐照诱生的氧化层内陷阱通过与分子氢作用而直接参与到界面陷阱的建立过程中，从而使界面陷阱生成数量正比于这种陷阱增加的数量，因此辐照前的1/f噪声功率谱幅值正比于辐照诱生的界面陷阱数量.研究结果为1/f噪声用作MOSFET辐照损伤机理研究的新工具，对其抗辐照性能进行无损评估提供了理论依据与数学模型. 关键词： 辐照效应 界面陷阱 1/f噪声 氧化层空穴俘获     

基于辐照前1/f噪声的金属-氧化物-半导体场效应晶体管辐照退化模型

基于金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)噪声的载流子数涨落和迁移率涨落理论,建立了MOSFET辐照前1/f噪声参量与辐照后分别由氧化层陷阱和界面陷阱诱使阈值电压漂移之间的定量数学模型,并通过实验予以验证.研究结果表明,辐照诱生的氧化层陷阱通过俘获和发射过程与沟道交换载流子,在引起载流子数涨落的同时也通过库仑散射导致沟道迁移率的涨落,因此辐照前的1/f噪声幅值正比于辐照诱生的氧化层陷阱数.利用该模型对MOSFET辐照前1/f噪声与辐照退化的相关性从理论上进行了解释,同时也为MOSFET抗辐照能力预测提供理论依据.     

功率型发光二极管的研究与应用进展

文章首先对功率型发光二极管的起源和发展作了回顾和简要的叙述．然后以固体光源照明为目标，给出了几种可见光功率发光二极管芯片和封装的典型结构，并且对它们各自的特点进行了比较．最后指出了功率发光二极管作为固体光源取代真空灯泡用于照明在未来的五至十年内将成为现实．     

发光二极管材料与器件的历史、现状和展望

文章介绍了发光二极管材料和器件的研究、开发的历史，概述了发光二极管技术的发展现状和进展．通过与其他类型光源的比较，向读者展示了发光二极管未来的重要地位和光明前景．发光二极管的最近的成就是实现了有色光方面的成功应用．高功率白色发光二极管已开始应用于便携式和特殊照明．而在通用的照明领域要成功地应用发光二极管，则需要通过性能和价格方面的继续突破来实现．     

Multi-objective design and extended optimization for developing a miniature light emitting diode pocket-sized projection display

This research proposes a new extended optimization method for a miniature light emitting diode (LED) pocket-sized projection display, introducing integration of the Taguchi method and principal component analysis in order to optimize the multiple quality characteristics of an LED pocket-sized projection display. With the aid of interactive optimization, control factors with three different levels are carefully selected in the complicated preliminary experiments. A set of optimal design parameters is well selected for best results on the combined effects of the total luminous flux, illumination uniformity, and the packing size of the system. The selected control factors are inclusive of major lens and system specifications, such as lens overall length, X-CUB semi-aperture, length of light integrator, width of integrator, total internal reflection (TIR) prism entering semi-diameter for the TIR prism, air-gap of the TIR prism, and digital micromirror device (DMD) position; an L18 orthogonal array is applied and implemented in the experiments. According to experimental results, the optimal design parameters for the projection display can be determined as A1 (lens specifications: type I), B3 (lens length: overall length), C1 (X-CUB semi-aperture: 8 mm), D3 (integrator length: 36.6 mm), E2 (integrator width: 3.5 mm), F2 (TIR prism entering semi-diameter: 11 mm), G1 (TIR prism air-gap: 1.0024 mm), and H1 (DMD location: −0:5 mm). In addition, analysis of variance (ANOVA) is also employed to identify the factor A (lens specifications), factor D (integrator length), factor F (TIR prism entering semi-diameter), and factor G (TIR prism air-gap) as key parameters, which account for 71.82% of the total variance. The other factors when compared are found to have relatively weaker impacts on the process design. Furthermore, a confirmation experiment of the optimal design parameters shows that the aforesaid multiple performance characteristics are optimized to achieve the best levels. It is concluded that Taguchi method and principal component analysis (PCA) combine to optimize and then minimize the LED pocket-sized projection display system, which not only yields a sufficient understanding of the effects of control factors, but also produces an optimized design to ensure that the LED pocket-sized projection display system exhibits the best multiple performance characteristics.     

Effect of surface treatment of GaN based light emitting diode wafers on the leakage current of light emitting diode devices

To form low-resistance Ohmic contact to p-type GaN, InGaN/GaN multiple quantum well light emitting diode wafers are treated with boiled aqua regia prior to Ni/Au (5~nm/5~nm) film deposition. The surface morphology of wafers and the current--voltage characteristics of fabricated light emitting diode devices are investigated. It is shown that surface treatment with boiled aqua regia could effectively remove oxide from the surface of the p-GaN layer, and reveal defect-pits whose density is almost the same as the screw dislocation density estimated by x-ray rocking curve measurement. It suggests that the metal atoms of the Ni/Au transparent electrode of light emitting diode devices may diffuse into the p-GaN layer along threading dislocation lines and form additional leakage current channels. Therefore, the surface treatment time with boiled aqua regia should not be too long so as to avoid the increase of threading dislocation-induced leakage current and the degradation of electrical properties of light emitting diodes.     

Optical design of adjustable light emitting diode for different lighting requirements

<正>Light emitting diode(LED) sources have been widely used for illumination.Optical design,especially freedom compact lens design is necessary to make LED sources applied in lighting industry,such as large-range interior lighting and small-range condensed lighting.For different lighting requirements,the size of target planes should be variable.In our paper we provide a method to design freedom lens according to the energy conservation law and Snell law through establishing energy mapping between the luminous flux emitted by a Lambertian LED source and a certain area of the target plane.The algorithm of our design can easily change the radius of each circular target plane,which makes the size of the target plane adjustable.Ray-tracing software Tracepro is used to validate the illuminance maps and polar-distribution maps.We design lenses for different sizes of target planes to meet specific lighting requirements.     

室内可见光通信发光二极管阵列发射性能的研究

提出了一种基于Lambert辐射模型的发光二极管光源阵列发射天线光照度计算模型,对室内可见光通信发射天线进行了优化设计.分析了光源的空间分布形式、光源间距、光源中心光束与系统光轴夹角以及空间分布层间距等因素对光照度均匀性的影响.通过仿真模拟和分析,得到了圆形阵列天线在照度均匀性和通信传输信号稳定性方面都优于相同光源数目的矩形阵列天线,并且提高了10%左右;同时得出了在满足室内照明情形下,发光二极管阵列发射天线照度均匀度随光源间距及光源中心光束与系统光轴夹角的增加均呈现出先增加后减小的变化趋势,因此,光源间距和光源中心光束与系统光轴夹角均存在最优值;照度均匀度随空间分布层间距的减小而增加,并给出了5 m×5 m×3 m普通房间内发射天线阵列设计参数的最优值,使发射性能得到了优化,同时节省光源数13%,降低了成本.这些研究为发射天线系统的设计提供了理论依据,具有实用价值.     

光电耦合器件1/f噪声和g-r噪声的机理研究

对光电耦合器件1/f噪声和g-r噪声(产生－复合噪声) 的偏置特性及其产生机理进行了实验和理论研究.结果表明：在低频段,光电耦合器件的g-r噪声通常表现为叠加1/f噪声,且两者均随输入电流的增加呈现先增大后减小的规律.通过测量前级噪声和后级噪声,发现光电耦合器件的g-r噪声源为后级光敏三极管.理论分析表明：光电耦合器件的1/f噪声主要为表面1/f噪声,g-r噪声则源于光敏三极管发射结空间电荷区的深能级对载流子的俘获和发射.     

基于Mie散射理论的白光发光二极管荧光粉散射特性研究

基于Mie散射理论,对大功率发光二极管封装中荧光粉的光激发、吸收、散射等作用进行数值模拟,仿真计算在不同白光色温时前后向散射光的强度比例,研究了荧光粉的颗粒大小对白光发光二极管最大光通量的影响.对保型荧光粉涂覆结构中不同直径荧光粉颗粒和不同色温时的光效进行了分析,还分析了同样色温下不同荧光粉颗粒直径、涂层的厚度对白光发光二极管出光的空间色温分布均匀性的影响.研究中所采用的器件激发光谱和发射光谱都为材料的实测光谱,而并非假设的单一光谱.研究表明:在采用保型荧光粉涂覆结构的前提下,当荧光粉颖粒直径为0.5μm时能使发光二极管光通量达到最大;荧光粉颗粒越小,发光二极管空间色温分布均匀性越好;对给定的封装结构,荧光粉涂层厚度为0.8 mm时空间色温分布均匀性最佳.